Polisomía

La Polisomía es una condición que se encuentra en muchas especies, incluidos hongos, plantas, insectos y mamíferos, en la que un organismo tiene al menos un cromosoma más de lo normal, es decir, puede haber tres o más. copias del cromosoma en lugar de las dos copias esperadas. La mayoría de las especies eucariotas son diploides, lo que significa que tienen dos juegos de cromosomas, mientras que las procariotas son haploides y contienen un solo cromosoma en cada célula. Los aneuploides poseen números de cromosomas que no son múltiplos exactos del número haploide y la polisomía es un tipo de aneuploidía. Un cariotipo es el conjunto de cromosomas de un organismo y el sufijo -somía se utiliza para nombrar cariotipos aneuploides. No debe confundirse con el sufijo -ploidía, que hace referencia al número de juegos completos de cromosomas.

La polisomía generalmente es causada por la no disyunción (la falta de separación de un par de cromosomas homólogos) durante la meiosis, pero también puede deberse a una mutación por translocación (una anomalía cromosómica causada por el reordenamiento de partes entre cromosomas no homólogos). La polisomía se encuentra en muchas enfermedades, incluido el síndrome de Down en humanos, donde los individuos afectados poseen tres copias (trisomía) del cromosoma 21.

La herencia polisómica ocurre durante la meiosis cuando se forman quiasmas entre más de dos parejas homólogas, produciendo cromosomas multivalentes. Los autopoliploides pueden mostrar herencia polisómica de todos los grupos de ligamiento y su fertilidad puede verse reducida debido a un número desequilibrado de cromosomas en los gametos. En la herencia tetrasómica, cuatro copias de un grupo de enlace en lugar de dos (tetrasomía) se ordenan de dos en dos.

Tipos

Los tipos de polisomía se clasifican según la cantidad de cromosomas adicionales en cada conjunto, denominado diploide (2n) con un cromosoma adicional de varios números. Por ejemplo, una polisomía con tres cromosomas se llama trisomía, una polisomía con cuatro cromosomas se llama tetrasomía, etc.:

En mamíferos

En caninos

La polisomía desempeña un papel en la leucemia canina, los hemangiopericitomas y los tumores de tiroides. Se han observado anomalías del cromosoma 13 en el condrosarcoma osteoide y el linfosarcoma caninos. La trisomía 13 en perros con linfosarcoma muestra una mayor duración de la primera remisión (medicina) y supervivencia, respondiendo bien a los tratamientos con agentes quimioterapéuticos. La polisomía del cromosoma 13 (polisomía 13) es importante en el desarrollo del cáncer de próstata y, a menudo, es causada por fusiones céntricas. Dado que el cromosoma 13 canino es similar al cromosoma 8q humano, la investigación podría proporcionar información sobre el tratamiento del cáncer de próstata en humanos. La polisomía de los cromosomas 1, 2, 4, 5 y 25 también está frecuentemente implicada en los tumores caninos. El cromosoma 1 puede contener un gen responsable del desarrollo de tumores y provocar cambios en el cariotipo, incluida la fusión del centrómero o fusiones céntricas. La aneuploidía debida a la no disyunción es una característica común en las células tumorales.

En humanos

Cromosomas sexuales

Algunos de los trastornos genéticos más frecuentes son anomalías de los cromosomas sexuales, pero rara vez se producen polisomías. La polisomía del cromosoma 49,XXXXY ocurre cada 1 de cada 85.000 varones recién nacidos. La incidencia de otras polisomías X (48,XXXX, 48,XXXY, 48,XXYY) es más rara que la 49,XXXXY. La polisomía Y (47,XYY; 48,XYYY; 48,XXYY; 49,XXYYY) ocurre en 1 de cada 975 hombres y puede causar anomalías psiquiátricas, sociales y somáticas. La polisomía X puede causar retraso mental y del desarrollo y malformaciones físicas. El síndrome de Klinefelter es un ejemplo de polisomía X humana con cariotipo 47, XXY. Las polisomías del cromosoma X se pueden heredar de un único cromosoma X materno (49, polisomías X) o paterno (48, polisomías X). La polisomía de los cromosomas sexuales es causada por sucesivas no disyunciones en la meiosis I y II.

Cromosoma 7

En el carcinoma de células escamosas, una proteína del gen del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) a menudo se sobreexpresa junto con la polisomía del cromosoma 7, por lo que el cromosoma 7 se puede utilizar para predecir la presencia de EGFR en el carcinoma de células escamosas. En el cáncer colorrectal, la expresión de EGFR disminuye con la polisomía 7, lo que hace que la polisomía 7 sea más fácil de detectar y podría usarse para evitar que los pacientes reciban tratamientos oncológicos innecesarios.

Cromosoma 8

La tetrasomía y la hexasomía 8 son poco comunes en comparación con la trisomía 8, que es el hallazgo cariotípico más común en la leucemia mieloide aguda (LMA) y los síndromes mielodisplásicos (MDS). La AML, el MDS o el trastorno mieloproliferativo (MPD) con una alta incidencia de enfermedades secundarias y una tasa de supervivencia de seis meses se asocian con un síndrome de polisomía 8.

Cromosoma 17

Se ha informado sobreexpresión del gen HER2/neu en el cromosoma 17 y algún tipo de polisomía en 8-68% de los carcinomas de mama. Si el gen HER-2/neu no se amplifica en el caso de polisomía, las proteínas pueden sobreexpresarse y provocar tumerogénesis. La polisomía 17 puede complicar la interpretación de los resultados de las pruebas de HER2 en pacientes con cáncer. Es posible que la polisomía del cromosoma 17 no esté presente cuando se amplifica el centrómero, por lo que más tarde se descubrió que la polisomía 17 es rara. Esto se descubrió mediante hibridación genómica comparativa de matrices, una alternativa basada en ADN para la evaluación clínica del número de copias del gen HER2.

Trisomía 21

La trisomía 21 es una forma de síndrome de Down que ocurre cuando hay una copia adicional del cromosoma 21. El resultado es una condición genética en la que una persona tiene 47 cromosomas en lugar de los 46 habituales. Durante el desarrollo del óvulo o el espermatozoide, el cromosoma 21 no se separa ni durante el desarrollo del óvulo ni del espermatozoide. El resultado es una célula que tiene 24 cromosomas. Este cromosoma adicional puede causar problemas en la forma en que se desarrollan el cuerpo y el cerebro.

Tetrasomía 9p

La tetrasomía 9p es una afección poco común en la que las personas tienen un pequeño cromosoma extra que contiene dos copias de parte del cromosoma 9, además de tener también dos cromosomas 9 normales. Esta afección se puede diagnosticar analizando la muestra de sangre de una persona, ya que el 9p se encuentra en altas concentraciones en la sangre. La ecografía es otra herramienta que puede utilizarse para identificar la tetrasomía 9p en bebés antes del nacimiento. La ecografía prenatal puede revelar varias características comunes que incluyen: restricción del crecimiento, ventriculomegalia, labio hendido o paladar hendido y anomalías renales.

Tetrasomía 18p

La tetrasomía 18p ocurre cuando el brazo corto del cromosoma 18 aparece cuatro veces, en lugar de dos, en las células del cuerpo. Se considera una enfermedad rara y normalmente no se hereda. El mecanismo de formación de 18p parece ser el resultado de dos eventos independientes: división centromérica errónea y no disyunción. Los rasgos característicos de la tetrasomía 18p incluyen, entre otros: retraso del crecimiento, escoliosis, resonancia magnética cerebral anormal, retrasos en el desarrollo y estrabismo.

En insectos

Polisomía de la línea germinal en el saltamontes

Las células de la línea germinal se convierten en óvulos y espermatozoides y el material heredado asociado puede transmitirse a generaciones futuras. Como se muestra en la imagen del cariotipo asociada, los cromosomas 1 a 22 están agrupados A-G. Una población de saltamontes macho (Chorthippus binotatus) de Sierra Nevada (España) son mosaicos polisómicos (procedentes de células de dos tipos genéticamente diferentes) que poseen un cromosoma extra del grupo E (cromosomas 16, 17 y 18). ) en sus testículos. Los padres que exhibieron polisomía no transmitieron la anomalía del cromosoma E a ninguno de sus descendientes, por lo que esto no es algo que se transmita a las generaciones futuras. Los saltamontes macho (Atractomorpha similis) de Australia portan entre una y diez copias adicionales del cromosoma A9, siendo una de ellas la más común en las poblaciones naturales. La mayoría de los machos polisómicos producen esperma normal. Sin embargo, la polisomía puede ser transmisible tanto a través de los padres masculinos como femeninos mediante la no disyunción.

Polisomía heterocromática en el grillo

La heterocromatina contiene una pequeña cantidad de genes y nódulos densamente teñidos dentro o a lo largo de los cromosomas. El número de cromosomas del grillo topo varía entre 19 y 23 cromosomas dependiendo de la parte del mundo en la que se encuentren, incluidas Jerusalén, Palestina y Europa. La polisomía heterocrómica se observa en grillos topo con 23 cromosomas y puede ser un factor que contribuya a su evolución, específicamente dentro de la especie Gryllotalpa gryllotalpa, junto con diversos entornos de vida y sistemas de apareamiento.

Polisomía del cromosoma X en la mosca de la fruta

En la mosca de la fruta, Drosophila, un cromosoma X en el macho es casi igual que dos cromosomas X en la hembra en términos del producto genético producido. A pesar de esto, es poco probable que sobrevivan las metamujeres, o las mujeres que tienen tres cromosomas X. Es posible que el cromosoma X adicional disminuya la expresión genética y podría explicar por qué las metahembras rara vez sobreviven a esta polisomía del cromosoma X.

En plantas

Cuando se observa polisomía en las plantas, se produce un reordenamiento del cariotipo de los cromosomas individuales. El mecanismo de este tipo de reordenamiento es "no disyunción, mala segregación en diploides o poliploides"; falta de segregación de multivalentes en heterocigotos de intercambio." Se han identificado incidencias de polisomía en muchas especies de plantas, entre ellas:

• Ornithogalum umbellatum L. (Liliaceae)
• Conifers
• Cultivar R570
• Brassica
• Euphrasia
• Paspalum dilatatum

En hongos

Hasta ahora se han investigado pocos hongos, posiblemente debido al bajo número de cromosomas en los hongos, según lo determinado por electroforesis en gel de campo pulsado. Se ha observado polisomía del cromosoma 13 en las cepas Flor de la especie de levadura Saccharomyces cerevisiae. El cromosoma 13 contiene loci, específicamente los loci ADH2 y ADH3, que codifican las isoenzimas de la alcohol deshidrogenasa. Estas isoenzimas desempeñan un papel principal en el envejecimiento biológico de los vinos mediante la utilización oxidativa del etanol. La polisomía del cromosoma 13 se promueve cuando hay una alteración del gen RNA1 de levadura con secuencias LEU2.

Herramientas de diagnóstico

Hibridación fluorescente in situ

La hibridación fluorescente in situ (FISH) es una técnica citogenética que ha demostrado ser útil en el diagnóstico de pacientes con polisomía. Se han utilizado la citogenética convencional y la hibridación fluorescente in situ (FISH) para detectar diversas polisomías, incluidas las autosomías más comunes (trisomía 13, 18, 21), así como las polisomías X e Y. Las pruebas de aneuploidía cromosómica con hibridación fluorescente in situ pueden aumentar la sensibilidad de la citología y mejorar la precisión del diagnóstico del cáncer. La prueba de hibridación in situ de fluorescencia, TERC, para cáncer de cuello uterino, detecta la amplificación del gen del componente del ARN de la telomerasa humana (TERC) y/o la polisomía del cromosoma 3.

Cariotipo espectral

El cariotipo espectral (SKY) analiza todo el cariotipo mediante el uso de etiquetas fluorescentes y la asignación de un color particular a cada cromosoma. La SKY generalmente se realiza después de que las técnicas citogénicas convencionales ya han detectado un cromosoma anormal. Luego se utiliza el análisis FISH para confirmar la identidad del cromosoma.

Bandas de Giemsa (cariotipo con banda G)

Los cariotipos se analizan comúnmente utilizando bandas de Giemsa (cariotipo con banda G). Cada cromosoma muestra bandas claras y oscuras únicas después de que se desnaturalizan con tripsina y las polisomías se pueden detectar contando los cromosomas teñidos. Es necesario analizar varias células para detectar el mosaicismo.

Análisis de microarrayos

Las anomalías cromosómicas submicroscópicas que son demasiado pequeñas para detectarse mediante otros medios de cariotipo se pueden identificar mediante análisis de micromatrices cromosómicas. Existen varias técnicas de microarrays que pueden utilizarse durante la fase de diagnóstico prenatal, y estas incluyen matrices de SNP e hibridación genómica comparativa (CGH). CGH es una herramienta de diagnóstico basada en ADN que se ha utilizado para detectar la polisomía 17 en el cáncer de mama. CGH fue utilizado por primera vez en 1992 por Kallionemi en UC San Francisco. Cuando se utiliza junto con los hallazgos de la ecografía, el análisis de microarrays puede ser fundamental en el diagnóstico clínico de anomalías cromosómicas.

Pruebas de diagnóstico prenatal

Las técnicas de diagnóstico prenatal y otras técnicas, como la evaluación inmunocitoquímica (ICC), suelen ir seguidas de FISH o reacción en cadena de la polimerasa para detectar aneuploidías cromosómicas. El muestreo de sangre materna en busca de células fetales, que a menudo se utiliza para identificar el riesgo de trisomías 18 o 21, plantea menos riesgo en comparación con la amniocentesis y el muestreo de vellosidades coriónicas (CVS). La muestra de vellosidades coriónicas utiliza tejido placentario para brindar información sobre el estado de los cromosomas fetales y se ha utilizado desde la década de 1970. Además de la CVS, la amniocentesis se puede utilizar para obtener el cariotipo fetal examinando las células fetales en el líquido amniótico. Se realizó por primera vez en 1952 y se convirtió en una práctica habitual en la década de 1970. Las probabilidades de tener un hijo con polisomía aumentan a medida que aumenta la edad de la madre, por lo que las mujeres embarazadas mayores de 35 años se hacen la prueba.

Análisis del polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP)

Los RFLP se pueden utilizar para determinar el origen y el mecanismo implicado en la polisomía X y otros heteromorfismos cromosómicos o cromosomas que difieren en tamaño, forma o propiedades de tinción. Las enzimas de restricción cortan el ADN en un sitio específico y los fragmentos de ADN que quedan se denominan polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción o RFLP. RFLP también ayuda en la identificación del gen Huntingtin (HTT), que predice un trastorno autosómico de aparición en la edad adulta llamado enfermedad de Huntington (EH). Las mutaciones en el cromosoma 4 se pueden visualizar cuando se utiliza RFLP junto con el análisis de transferencia Southern.

Citometría de flujo

Las culturas de linfocitos humanos pueden ser analizadas por la citometría de flujo para evaluar anomalías cromosómicas, como la poliploidez, hipodiploidez e hiperdiploidez. Los citometros de flujo tienen la capacidad de analizar miles de células cada segundo y se utilizan comúnmente para aislar poblaciones celulares específicas.